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淺談示波器探頭的分類

更新時間:2021-12-08點擊次數:1359

示波器探頭分類

無源探頭

無源探頭是簡單而且便宜的探頭類型,可以提供大部分必需的測量功能。無源探頭本質上由電線和接頭所構成,而當需要衰減時,還會具備電阻和電容。無源探頭中不存在有源組件,所以無需示波器提供電源也能進行工作,本質上非常耐用。

1X(“單倍")探頭是指探頭具有與示波器相同的動態(tài)范圍,而衰減探頭則是通過將信號電平衰減 10 倍、100 倍甚至更高的倍數,從而擴展儀器的測量范圍。最為通用的探頭是 10X 類型的探頭,因為它所造成的負載效應很低,而且提供更大的電壓測量范圍。10X 探頭是許多儀器的典型“標配"探頭。

連接至示波器 1M歐姆輸入端的 1X 無源高阻抗探頭具有很高的靈敏度(小衰減),而將 10:1 的無源高阻抗探頭連接到示波器的 1M 歐姆輸入端時,可以提供比 1X 探頭更寬廣的動態(tài)范圍、更高的輸入阻抗以及更低的電容。將 10:1 無源低阻抗探頭連接至示波器的 50 歐姆輸入端時,其阻抗幾乎不隨頻率變化而變化,但由于其標稱阻抗為 500 歐姆,因此會成為信號源的一個明顯負載。

當信號幅值相當低時,便需要采用1X探頭;但對于中低幅值成分混合的信號,采用1X/10X衰減比可調探頭則更為方便。無源探頭的典型帶寬范圍為小于100 MHz ~ 500 MHz。對于50歐姆環(huán)境中所遇到的高速(高頻)信號,需要采用50歐姆的探頭,其帶寬可達數千兆赫茲,上升時間可達100 ps甚至更快。

無源探頭中包含一個低頻調整控件,在探頭連接至示波器時使用。低頻補償用于使探頭的電容與示波器輸入端的電容相匹配。高頻調整控件僅適用于50 MHz以上的工作頻率。特定供應商用于更高頻率的無源探頭會在出廠前完成調整,所以僅須執(zhí)行低頻調整。而有源探頭則無須執(zhí)行這些類型的調整,因為它們的屬性和補償均在出廠前便已確定。

有源探頭


有源探頭的優(yōu)點包括對信號源的負載很低,探頭頂端具有可調的直流偏置(對直流電平上疊加的交流信號具有高分辨率),以及能夠被示波器自動識別,無須手動調節(jié)。有源探頭具有單端型及差分型兩種類型。有源探頭采用了諸如場效應晶體管等有源元件,其輸入電容非常低,對于在大頻率范圍內保持高輸入阻抗來說很有好處。它們還可以用來測量阻抗未知的電路,并且允許使用更長的接地線。由于有源探頭的負載極低,所以當連接至高阻抗電路時(無源探頭的負載相對來說過大),有源探頭是*的。

然而,有源探頭中的集成緩沖放大器只能在有限的電壓范圍內工作,而有源探頭的阻抗取決于信號的頻率。此外,雖然有源探頭可以用來處理上千伏特的電壓,但其畢竟是有源器件,機械可靠程度比不上無源探頭。

差分探頭


盡管可以對各個信號采用單獨的探頭進行探測并測量出差分信號,但最佳方法仍然是采用差分探頭。差分探頭利用內置的差分放大器對兩個信號進行相減,因此僅占用一個示波器通道,而且還能在比單端型探頭更寬廣的頻率范圍內提供足夠高的 CMRR(共模抑制比)性能。差分探頭可以使用在單端和差分應用中。

電流探頭


電流探頭通過測量電流流經導體時所產生的電磁通量場來測量電流。然后,電磁通量場會被轉換成為對應的電壓,以供示波器進行測量和分析。當示波器的測量與數學功能結合使用時,電流探頭讓用戶能夠執(zhí)行各種各樣的功率測量。

高壓探頭


常規(guī)用途的無源探頭最大適用電壓一般在 400V 左右。當電路中遇到比如 20 kV 的高電壓時,需要利用專門的探頭才能進行安全測量。很明顯,在對如此之高的電壓進行測量時,安全是首要考慮因素,而這種類型的探頭通常會利用十分長的線纜長度來適應高電壓。


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